基于I/O操作特征的SoC空闲功率状态控制的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了一种通过基于与I/O操作有关的信息控制功率状态来管理系统性能的设备的方法和装置。设备采集历史I/O信息。历史I/O信息可包括在采样时间段内的I/O操作数量以及I/O操作之间的到达间隔时间。设备还接收与当前I/O操作有关的信息。当前I/O操作的信息可包括I/O操作的方向、尺寸、服务质量和介质类型。设备基于历史I/O信息和与当前I/O操作有关的信息来确定功率状态，以降低功率消耗，同时改善系统效率并维持可接受水平的系统性能。设备还应用所确定的功率状态。还描述了其它实施方案并要求对其进行保护。

System and method for SoC idle power status control based on I/O operation characteristics

The present invention describes a method and apparatus for managing system performance by controlling power status based on information related to I/O operations. Device collection history, I/O information. The historical I/O information can include the number of I/O operations in the sample period and the arrival interval between the I/O operations. The device also receives information about the current I/O operation. Information about the current I/O operation can include the direction, size, quality of service, and media type of the I/O operation. The device determines the power status based on historical I/O information and information relating to the current I/O operation to reduce power consumption, while improving system efficiency and maintaining acceptable levels of system performance. The device also applies the determined power status. Other embodiments are also described and required to be protected.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于I/O操作特征的SoC空闲功率状态控制的系统和方法相关内容本申请要求2015年1月26日提交的名称为“SystemandMethodforSoCIdlePowerStateControlBasedonI/OOperationCharacterization”的临时专利申请62/108,033的在先提交日期的权益。
本公开整体涉及操作系统，并且更具体地涉及用于性能管理的设备。
技术介绍
操作系统是管理设备硬件资源并为计算机程序提供通用服务的一组软件。操作系统是设备中系统软件的重要部件。系统软件管理并整合设备的能力。系统软件包括操作系统、实用软件、设备驱动程序以及其他软件工具。操作系统管理设备的功率消耗和性能。设备的功率管理在处理器非活动时将处理器功率门控到低功率状态。低功率状态可为处理器的空闲状态。计算机系统内的现代处理器常常采用进取性功率管理技术，以便为便携式系统和嵌入式系统降低总体能量消耗、降低冷却要求以及延长电池寿命。因此，处理器更频繁地进入低功率状态，并在此类低功率状态中停留更长的时间段。向这些低功率状态的转变通常涉及附加的延迟，频繁地向/从此类状态转变会降低净效率增益。处理器可支持多种类型的空闲功率状态，其中每一种涉及不同转变延迟、转变能量、和可实现的功率电平。输入/输出(I/O)是计算机与外部世界之间的通信。输入是计算机接收的信号或数据，并且输出是从计算机发送的信号或数据。例如通过从磁盘驱动器读取数据实现的向或从计算机的CPU或存储器的任何信息传递被视为I/O。
技术实现思路
本专利技术描述了一种通过基于I/O信息控制功率状态来管理系统性能的设备的方法和装置。在一个实施方案中，I/O信息是与I/O操作有关的当前信息和历史信息。在一个实施方案中，当前I/O信息包括当前I/O操作的方向(例如，读或写)。在一个实施方案中，当前I/O信息包括当前I/O操作的尺寸(例如，所涉及的数据量)。在一个实施方案中，当前I/O信息包括当前I/O操作的服务质量。在一个实施方案中，当前I/O信息包括当前I/O操作的介质类型(例如，固态驱动器或硬盘驱动器)。一个实施方案的历史I/O信息包括在采样时间段内的I/O操作的数量。在一个实施方案中，历史I/O信息包括在采样时间段内I/O操作之间的到达间隔时间。在一个实施方案中，历史I/O信息包括在采样时间段内读操作的聚集尺寸以及在该采样时间段内写操作的聚集尺寸。在一个示例性实施方案中，设备采集历史I/O信息。设备还接收设备要执行的I/O操作的当前I/O信息。设备基于历史I/O信息和当前I/O信息来确定功率状态，以降低功率消耗，同时改善系统效率并维持可接受水平的系统性能。设备还应用所确定的功率状态。在一个实施方案中，功率状态被应用于整个设备。在另一实施方案中，功率状态被应用于设备的处理器。在再一实施方案中，功率状态被应用于设备的片上系统(SoC)。还描述了其他方法和装置。还描述了机器可读非暂态介质，并且它们包括可执行计算机程序指令，该可执行计算机程序指令在被数据处理系统执行时使得数据处理系统执行本文所述的一个或多个方法。附图说明本公开以举例的方式进行说明，并且不限于附图中的示图，在附图中类似的附图标记指示类似的元件。图1是通过基于I/O信息控制功率状态来管理系统性能的设备的一个实施方案的框图。图2是功率管理器的一个实施方案的详细框图。图3A是通过基于I/O信息控制功率状态来管理系统性能的过程的一个实施方案的流程图。图3B是通过基于I/O信息控制功率状态来管理系统性能的另一过程的一个实施方案的流程图。图4示出了一个实施方案中使用的当前I/O信息的一个示例。图5示出了一个实施方案中使用的历史I/O信息的一个示例。图6示出了用于基于I/O信息调节功率状态的一个实施方案中的一个示例。图7示出了可与本公开的一个实施方案一起使用的数据处理系统的一个示例。图8示出了可与本公开的一个实施方案一起使用的另一数据处理系统的一个示例。具体实施方式本文描述了一种通过基于I/O信息控制功率状态来管理系统性能的设备的方法和装置。在以下说明中给出了许多具体细节，以提供对本公开的实施方案的彻底解释。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，本公开的实施方案可在不具有这些具体细节的情况下被实施。在其他情况下，尚未详细示出熟知的部件、结构和技术，以免模糊对此说明的理解。在本说明书中提到的“一个实施方案”或“实施方案”是指结合实施方案所述的特定特征、结构或特性可被包括在本公开的至少一个实施方案中。在本说明书中的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”不一定都是指同一个实施方案。在以下描述和权利要求中，可以使用术语“耦接”和“连接”及其派生词。应当理解，这些术语并非意在彼此同义。“耦接”被用于表示可能或可能不彼此直接物理或电接触的两个或更多个元件彼此合作或交互。“连接”被用于表示彼此耦接的两个或更多元件之间通信的建立。后面的图中示出的过程通过处理逻辑部件来执行，该处理逻辑部件包括硬件(例如，电路、专用逻辑部件等)、软件(诸如在通用设备或专用机上运行的软件)、或两者的组合。虽然下文按照某些顺序操作来描述该过程，但应当理解，所述的某些操作可以不同的顺序来执行。此外，某些操作也可并行执行而并非按顺序执行。术语“服务器”、“客户端”和“设备”旨在一般性地指代数据处理系统，而不是特别地指代服务器、客户端和/或设备的特定形状因数。有时，在处理器执行I/O操作(例如向NAND存储设备发布读/写命令)之后，处理器和/或片上系统(SoC)在没有其他未决工作的情况下可进入低功率状态。在一个实施方案中，这个低功率状态是空闲状态。在该实施方案中，功率管理模块使得处理器、相关联的高速缓存和存储器控制器、以及随机存取存储器(RAM)进入低功率状态。根据所选的功率状态，处理器高速缓存可被驱除，并且RAM可进入自刷新。此后不久，NAND存储设备完成I/O请求，并且存储器控制器和RAM被重新激活，以便存取数据。生成中断来向处理器通知I/O的完成并将处理器和相关联部件从低功率状态恢复到全功率状态，使得处理器能够对通过I/O操作返回的数据进行操作。因为在I/O请求完成之后将处理器和相关部件从低功率状态拽出要花费时间，所以在接收来自I/O子系统的数据中存在延迟。因此，I/O操作完成将花费增大的时间量。这可能是不可接受的，因为用户正在等待数据被拖入RAM中，这可能是在应用启动期间或者在设备正在存储于存储设备上的存储器中分页时。因此，在发布I/O请求之后使处理器和相关部件频繁地进入低功率状态对计算机系统的性能有不利的影响。此外，通过使处理器和相关部件进入低功率状态，仅仅使其立即回到正常功率状态，显著量的能量被浪费用于执行不同功率状态之间的转变，包括将处理器和相关部件向下功率门控以进入低功率状态、然后立即重新激活那些部件以离开低功率状态。因此，对计算机系统的效率也有不利影响。描述了一种管理系统性能以便降低设备的功率消耗，同时改善系统效率并维持合理水平的系统性能的设备的方法和装置。在一个实施方案中，在处理器向非易失性存储设备发布I/O请求之后，处理器进入低功率状态，在低功率状态下，至处理器和相关部件的功率被功率门控以降低设备的功率消耗。非易失性存储设备完成I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可执行指令的非暂态机器可读介质，所述可执行指令使得一个或多个处理单元执行用于管理数据处理系统的性能的方法，所述方法包括：采集所述数据处理系统的历史I/O信息；接收所述数据处理系统的当前I/O操作的I/O信息；以及基于所述历史I/O信息和所述当前I/O操作的所述I/O信息来确定所述数据处理系统的功率状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.26 US 62/108,033;2016.01.21 US 15/003,5511.一种具有可执行指令的非暂态机器可读介质，所述可执行指令使得一个或多个处理单元执行用于管理数据处理系统的性能的方法，所述方法包括：采集所述数据处理系统的历史I/O信息；接收所述数据处理系统的当前I/O操作的I/O信息；以及基于所述历史I/O信息和所述当前I/O操作的所述I/O信息来确定所述数据处理系统的功率状态。2.根据权利要求1所述的非暂态机器可读介质，其中所述方法还包括：将所确定的功率状态应用于所述数据处理系统的处理器。3.根据权利要求1所述的非暂态机器可读介质，其中所述当前I/O操作的所述I/O信息包括所述I/O操作的方向，其中所述I/O操作的所述方向是读和写中的一者。4.根据权利要求3所述的非暂态机器可读介质，其中响应于所述I/O操作的所述方向是写，所述当前I/O信息在确定所述功率状态时被忽略。5.根据权利要求3所述的非暂态机器可读介质，其中响应于所述I/O操作的所述方向是读，确定所述功率状态包括选择高功率消耗水平和低延迟的功率状态。6.根据权利要求1所述的非暂态机器可读介质，其中所述当前I/O操作的所述I/O信息包括所述I/O操作的尺寸，其中所述I/O操作的所述尺寸包括所述I/O操作中所涉及的数据的量。7.根据权利要求6所述的非暂态机器可读介质，其中所述当前I/O操作是第一I/O操作，并且所述功率状态是第一功率状态，所述方法还包括接收第二I/O操作的I/O信息以及基于所述历史I/O信息和所述第二I/O操作的所述I/O信息来确定第二功率状态，其中所述第一I/O操作的所述尺寸小于所述第二I/O操作的尺寸，其中所述第一功率状态被确定为具有比所述第二功率状态更高的功率消耗水平和更低的延迟。8.根据权利要求1所述的非暂态机器可读介质，其中所述当前I/O操作的所述I/O信息包括所述当前I/O操作的服务质量。9.根据权利要求8所述的非暂态机器可读介质，其中所述当前I/O操作是第一I/O操作，并且所述功率状态是第一功率状态，所述方法还包括接收第二I/O操作的I/O信息以及基于所述历史I/O信息和所述第二I/O操作的所述I/O信息来确定第二功率状态，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·库玛，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US